二極管的結(jié)構(gòu)和分類

一、二極管的結(jié)構(gòu)和符號

晶體二極管簡稱二極管，是在本征半導(dǎo)體基片上利用摻雜生成一個P區(qū)和一個N區(qū)，并在P區(qū)和N區(qū)安上電極引線，再用外殼(管殼)封裝加固后構(gòu)成的。如下圖所示，安于P區(qū)的電極稱為陽極，安于N區(qū)的電極稱為陰極。二極管的符號如下圖中的4所示。

二、二極管的分類

1、根據(jù)基片材料分類

根據(jù)基片材料不同，二極管分為鍺二極管和硅二極管。鍺二極管以本征鍺材料為基片，硅二極管以本征硅材料為基片。

1）鍺管的閥電壓或死區(qū)電壓比硅管小。一般鍺管在0.2V左右，硅管在0.5V左右，因此在二極管導(dǎo)通期間硅管的管壓降比鍺管大；

2）鍺管的反向電流要比硅管大幾十甚至幾百倍；

3）鍺管受溫度的影響比硅管大；

4）從PN結(jié)的允許工作溫度來看，硅管可達(dá)150-200℃；而鍺管只能在100℃左右的范圍內(nèi)使用。因此在同樣的PN結(jié)面積條件下，硅管允許通過的電流比鍺管大。所以大功率二極管都用硅制造。

2、根據(jù)用途分類

二極管根據(jù)用途來分，有普通二極管(作檢波和小電流整流用)、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、整流二極管、阻尼二極管、雙基極二極管、溫度補(bǔ)償二極管、隧道二極管、體效應(yīng)二極管、光電二極管等近20種。

三、二極管的型號組成

二極管的型號由四部分組成。

1、第一部分用數(shù)字表示。

“2”表示二極管(如是三極管，則用數(shù)字“3”)。

2、第二部分用漢語拼音字母表示所用的材料。

A為N型材料；B為P型材料；C為N型硅材料；D為P型硅材料。

3、第三部分用漢語拼音字母表示器件類型。

P為普通管；V為微波管；W為穩(wěn)壓管；Z為整流管；S為隧道管；U為光電管；K為開關(guān)管。

4、第部分用數(shù)字表示器件序號。

2CP10為硅普通二極管；2AK1為鍺開關(guān)二極管；2CZ12為硅整流二極管。

四、二極管的伏安特性

用來描述加在二極管兩個電極間的電壓U和通過二極管的電流I之間的伏安特性曲線，如下圖所示。

二極管實(shí)質(zhì)上是一個PN結(jié)，它的基本特性是單向?qū)щ娦?，因此二極管的伏安特性分為正向連接和反向連接兩種情況。

1、 二極管正向連接時如外加電壓很低，電路中基本上沒有電流通過，二極管的這種狀態(tài)稱為截止。但當(dāng)外加電壓增大到一定值時，二極管

開始有電流通過，并且電流隨外電壓極微的增加而很快增長，二極管這種狀態(tài)稱為導(dǎo)通。正向連接時的伏安特性也稱正向特性。

二極管由截止進(jìn)入到導(dǎo)通所需的電壓稱二極管的閥電壓，一般鍺二極管在0.2V左右，硅二極管在0.5V左右。

2、 二極管反向連接時由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動形成很小的反向電流。在反向電壓很低時，反向電流隨反向電壓的增加而增加。但當(dāng)反向電壓增加到某一值(視不同的管子而不同)后的一段范圍內(nèi)，反向電壓增加，反向電流基本不再增加，這是因?yàn)闉閿?shù)不多的少數(shù)載流子在電場作用下基本上都已參與了漂移運(yùn)動的緣故。因此反向電流又稱反向飽和電流。但當(dāng)反向電壓增加到超過某一范圍后，反向電流突然大增，二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為擊穿。二極管一經(jīng)擊穿，不能再恢復(fù)其單向?qū)щ娦?。使二極管擊穿的電壓稱反向擊穿電壓。二極管反向連接時的伏安特性稱反向特性。

五、溫度對二極管特性的影響

溫度變化時，對二極管的正向電流、反向電流、閥電壓、反向擊穿電壓等都有影響。

1、 溫度升高時，正、反向電流增大，閥電壓降低、反向擊穿電壓降低。溫度降低時，上述各項(xiàng)將作相反變化。

2、 由于上述各項(xiàng)都反映在伏安特性曲線上，所以只要觀察一下上圖所示曲線就可看出溫度變化對二極管特性和上述各項(xiàng)參數(shù)的影響。與硅二極管相比，鍺二極管受溫度變化的影響要大得多。

六、二極管的額定參數(shù)

不同類型的二極管因用途、工作條件或使用的要求等的不同，額定參數(shù)也各不同。普通二極管的主要額定參數(shù)有:

1、最大整流電流ICM

二極管長期使用時，允許通過二極管的最正向平均電流稱最大整流電流。當(dāng)工作電流超過此允許值時，PN結(jié)會因過熱而使管子損壞(PN結(jié)因過熱而損壞，稱熱擊穿)。

2、最高反向工作電壓URM

為保證二極管不被擊穿，二極管所能承受的最高反向電壓稱最高反向工作電壓，其值一般定為反向擊穿電壓的1/3或1/2。

除上述兩個參數(shù)外，還有最大反向電流、最大瞬時電流、最高使用溫度、最高高工作頻率(截止頻率)等。

七、二極管的選用

1、 要正確選用二極管，首先應(yīng)根據(jù)用途決定管子的類型(例如作整流用時，根據(jù)功率大小選用普通管或整流管)、鍺管還是硅管；

2、 根據(jù)工作電路的實(shí)際參數(shù)(如電壓、 電阻等)選用額定值合適的管子。由于半導(dǎo)體器件的離散性，在管子接入電路前要對管子的主要參數(shù)進(jìn)行測試。